В ближайшем будущем в области бытовой электроники, начиная от цифровых фотоаппаратов и заканчивая проигрывателями MP3, может произойти существенный скачок вперед - благодаря новому типу аналоговых микросхем, созданных исследователями из Массачусетского технологического института (MTI).
Схема CBSC (Comparator-Based Switched Capacitor), представленная коллективом разработчиков из MTI, занимает меньше места и обладает лучшими параметрами энергопотребления по сравнению с традиционными аналоговыми схемами, использующими операционные усилители. О создании первого прототипа своей схемы команда исследователей сообщила еще в прошлом году, а на конференции International Solid State Circuits Conference (ISSCC), проходившей в середине февраля нынешнего года в Сан-Франциско, была продемонстрирована уже усовершенствованная конструкция 8-разрядного аналогово-цифрового преобразователя с тактовой частотой 200 МГц.
"Благодаря последним нововведениям аналоговая технология имеет шанс догнать цифровые схемы, которые в последнее время стремительно развиваются за счет использования инструментальных средств автоматизированного проектирования и перехода на более эффективные производственные процессы, в частности, на технологию КМОП", - заявил профессор Массачусетского технологического института Хэй-Сьюн Ли, принимавший участие в последних работах исследователей из MTI.
По мнению Ли, несмотря на прогресс, достигнутый цифровыми компонентами, электронным устройствам всегда будут нужны и аналоговые схемы, потому что окружающие нас звуковые и световые волны представляют собой переменные аналоговые данные, а не дискретные цифровые биты. «Аналоговые схемы выполняют перевод информации с одного языка на другой, осуществляя усиление, обработку и фильтрацию естественных данных, которые затем преобразуются в цифровые сигналы», - отметил Ли. Поэтому такие схемы являются неотъемлемой составной частью большинства бытовых устройств - от плейеров iPod до приемных и передающих компонентов сотовых телефонов.
«Аналоговые схемы интегрированы в платы для ПК: когда вы вставляете диск в устройство CD-ROM, музыка на диске закодирована в цифровом формате, но все, что вы слышите, представляет собой результат аналоговой обработки», - подчеркнул Ли. Перевод данных из одной формы в другую осуществляет цифро-аналоговый преобразователь. Схемы CBSC представляют собой более эффективное средство фильтрации и модуляции аналоговых данных, позволяющее проектировать менее дорогие устройства с увеличенным сроком эксплуатации.
"Существующие аналоговые схемы потребляют непропорционально много электроэнергии, быстро расходуя батареи, - заметил Ли. - Мы считаем, что энергопотребление аналоговых схем можно уменьшить, по крайней мере, на порядок".
Помимо экономии пространства и электроэнергии схемы CBSC имеют еще одно достоинство – их можно было бы использовать вместе с другими развивающимися технологиями типа углеродных нанотрубок, нанопроводников и молекулярных устройств, что позволит им составить серьезную конкуренцию обычным аналоговым схемам. А в сочетании с производственной технологией КМОП новые схемы готовы бросить этот вызов уже сегодня. Ведь продукты, в которых будут использоваться новые схемы, появятся на полках магазинов не раньше, чем через несколько лет.
"Мы продемонстрировали устойчивость данной концепции и знаем, что технология показала себя с самой хорошей стороны, - подчеркнул Ли. - Но нам предстоит ответить на целый ряд практических вопросов. Достаточно ли надежны эти схемы для использования в устройствах бытовой электроники? Пройдет примерно пара лет, прежде чем они появятся в магазинах".